Tugas Irigasi Kantong Lumpur

8/10/2019 Tugas Irigasi Kantong Lumpur

1/86

TUGAS IRIGASI II

PERENCANAAN BENDUNG

I. Data-data perencanaan

A. Karakteristik sungai

1. Lebar dasar sungai (b) = 25 m2. Kemiringan dasar sungai (l) = 0.003 = 3 . 10

-3

3. Koefisien kekasaran Manning (n) = 0.004 = 4 . 10-3

4. Debit banjir rencana (Q100) = 40 m3/dtk

5. Bentuk tebing sungai

1

2

25

B. Karakteristik Bendung

1. Elevasi dasar sungai lokasi bendung = 75.00

2. Elevasi sawah tertinggi = 81.00

3. Tinggi genangan = 0.15 m

4. Kehilangan tekanan

- Dari saluran tersier kesawah = 0.10 m

- Dari saluran induk tersier = 0.10 m

- Sepanjang saluran = 0.15 m

- Pada bangunan ukur = 0.40 m

- Pada bangunan pengambilan = 0.10 m

- Untuk eksploitasi = 0.15 m

( kehilangan tekanan yang lain sangat kecil / tidak diperhitungkan )

5. Jenis tanah pada lokasi bendung : Lempung

6. Bahan pembentuk tubuh bendung : Batu kali


2/86

7. Berat jenis bahan

- Batu kali = 2200 kg/m3

- Beton massa = 2300 kg/m3

- Beton bertulang = 2400 kg/m3

8. Luas daerah irigasi = 500 Ha

9. Kebutuhan air tanaman = 1.4 l/dtk/Ha

C. Lain - lain

Data - data dan hal - hal lain yang diperlukan dapat dilengkapi dan ditentukan sendi

persetujuan asisten tugas.

II. Lingkup Tugas

Dalam penyelesaian tugas Irigasi II ( Perencanaan Bendung ) langkah - langkah yan

dikerjakan adalah sebagai berikut :

1. Perhitungan lengkung debit sungai

2. Perhitungan elevasi mercu

3. Perhitungan lebar sungai

4. Perhitungan tinggi air maksimum diatas mercu, Koefisien debit, dan lebar efektif

5. Perhitungan kolam olak ( peredam energi )

6. Perhitungan tebal dan panjang apron

7. Perhitungan bangunan - bangunan pelengkap

8. Perhitungan stabilitas

9. Gambar perencanaan denah, potongan ( minimal 3 potongan ), Detail ( mercu be

peredam energi, pintu pengambilan, pintu pembilas, dan lain - lain )

III. Teori

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Umum

1.2. Latar Belakang

1.3. Tujuan Perencanaan

BAB II BENDUNG

2.1. Umum

2.2. Klasifikasi Bendung

2.3. Bagian - Bagian Bendung

2.4. Penelitian dan Pemilihan Tempat Kedudukan Bendung

BAB III DATA DAN ANALISA HIDROLOGI


3/86

BAB IV PERENCANAAN BANGUNAN UTAMA

4.1. Tinggi Air Diatas Mercu Bendung

4.2. Desain Mercu Bendung

4.3. Desain Kolam Olak ( Peredam Energi )

4.4. Desain Apron

4.5. Desain Tinggi Jagaan

4.6. Desain Pintu Pembilas

4.7. Desain Pintu Pengambilan

4.8. Desain Bangunan - Bangunan Pelengkap lainnya

BAB V STABILITAS BENDUNG

BAB VI KESIMPULAN

Lampiran - lampiran ( Gambar, grafik, tabel, dll. )

DAFTAR PUSTAKA


4/86


5/86

i dgn

harus

bendung

dung,


6/86


7/86


8/86


9/86


10/86


11/86


12/86


13/86


14/86


15/86


16/86


17/86

Perhitungan Lengkung Debit Sungai

Mencar i luas penampang basah Mencari jar i - jar i hidrol is

= (25 + 2 . 0.5 ) 0.5

= 13.00 m2

M encar i keli l ing penampang basah Kecepatan (v)

= 25 + 2 . 0,5 (22+1)

1/2

= 27.24 m

Kemiringan dasar sungai rata - rata ( i ) = 0.003

Jenis tanah pada lokasi bendung = Lempung

Koefisien kekasaran Manning ( n ) = 0.004

Elevasi h A P R V Q

m m2

m m m/dtk m3/dtk

75.00 0.00 0.00 0.000 0.000 0.000 0.000

75.10 0.10 2.52 25.447 0.099 2.931 7.38575.20 0.20 5.08 25.894 0.196 4.623 23.484

75.30 0.30 7.68 26.342 0.292 6.020 46.237

75.40 0.40 10.32 26.789 0.385 7.249 74.814

75.50 0.50 13.00 27.236 0.477 8.363 108.717

75.60 0.60 15.72 27.683 0.568 9.390 147.605

75.70 0.70 18.48 28.130 0.657 10.348 191.226

75.80 0.80 21.28 28.578 0.745 11.249 239.385

75.90 0.90 24.12 29.025 0.831 12.103 291.930

76.00 1.00 27.00 29.472 0.916 12.916 348.737

76.10 1.10 29.92 29.919 1.000 13.693 409.702

Perhi tungan ditabelkan dibawah in i

12 2 ++= mhBP

P

AR=

21

32

..1

IRn

v=

vAQ .=

hhmBA ).( +=


18/86

dengan interpolasi didapatkan nilai h2pada saat Q100 = 40.00 m /dtk

Dengan cara interpolasi diperoleh :

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

h(m)

Q (m3/dtk)

RATING CURVE SUNGAI SEBELUM ADA BENDUNG

( )( )

m

h

272.0

2.03.0)48.2324.46(

48.2300.402.02

=

--

-+=


19/86

Elevasi h A P R V Q

m m2

m m m/dtk m3/dtk

314.00 0.00 0.00 0.000 0.000 0.000 0.000

314.50 0.20 10.25 21.414 0.479 0.425 18.211

315.00 0.40 21.00 31.113 0.675 0.534 56.931

315.50 0.60 32.25 24.243 1.330 0.840 110.145

316.00 0.80 44.00 25.657 1.715 0.995 175.518

316.50 1.00 59.25 33.157 1.787 1.025 251.003

317.00 1.20 75.00 34.657 2.164 1.166 335.622

317.50 1.40 91.25 36.157 2.524 1.294 428.309

318.00 1.60 108.00 37.657 2.868 1.403 528.220

318.50 1.80 125.25 39.157 3.199 1.509 634.568

319.00 2.00 143.00 40.657 3.517 1.607 746.935

319.50 161.25 42.157 3.825 1.700

320.00 180.00 43.657 4.123 1.787

320.50 199.25 45.157 4.412 1.870

321.00 219.00 46.657 4.694 1.949

321.50 239.25 48.157 4.968 2.024

322.00 260.00 49.657 5.236 2.096

322.50 281.25 51.157 5.498 2.165

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0 100 200 300 400 500 600 700 800

h(m

)

Q ( m3/dtk )

RATING CURVE SEBELUM ADA BENDUNG


20/86


21/86


22/86


23/86


24/86


25/86


26/86


27/86


28/86


29/86


30/86

BAB IV

PERENCANAAN BANGUNAN UTAMA

4.1 Desain Mercu Bendung

4.1.1 Elevasi Mercu Bendung

Elevasi mercu bendung ditentukan oleh beberapa faktor antara lain elevasi sawah tertinggi yang a

diairi, tinggi genangan, kehilangan tekanan pada bangunan, saluran tersier maupun induk seeksploitasi

Elevasi sawah tertinggi = 81.00 m

Kehilangan tekanan :

Dari saluran tersier ke sawah = 0.10 m

Dari saluran induk ke tersier = 0.10 m

Sepanjang saluran = 0.15 m

Pada bangunan ukur = 0.40 m

Pada bangunan pelimpah = 0.15 m

Untuk eksploitasi = 0.10 mTinggi genangan = 0.15 m

S= 1.15 m

Elevasi dasar di tempat bendung = 75.00 m

Sehingga elevasi bendung = 81.00 + 1.15

= 82.15 m

Jadi ketinggian mercu bendung = 82.15 - 75.00

= 7.15 m

Mercu bulat

He

+ 82.15

P

+ 75.00


31/86

4.1.2 Lebar Bendung

Pengertian Lebar Bendung adalah jara tembok pangkal satu dengan tembok sisi lainnya, lebar

bendung sebenarnya adalah lebar bendung total yang telah dikurangi oleh tebal pilar dan pint

penguras. Lebar efektif adalah lebar sebenarnya yang telah diperhitungkan dengan koefisien pila

dan koefisien kontraksi.

Rumus :

dimana : L = Lebar bendung (m)

L' = Lebar bendung sebenarnya (m)

N = Jumlah pilar

Kp = Koefisien kontraksi pilar

Ka = Koefisien kontraksi dinding samping

H = Tinggi tekanan total diatas mercu bendung

Pada setiap bendung terdapat bangunan penguras yang berfungsi mengurangi banyaknya bahanpadat yang masuk ke pintu pengambilan (Intake)

Bangunan penguras biasanya diletakan pada sisi tegak lurus as bendung, dengan maksud supaya

air yang mengalir melewati bangunan penguras sejajar dengan mercu bendung, sehingga :

Lebar bendung = 25 m

Jumlah pilar = 2 pilar

Lebar pintu penguras = 2.5 m (1/10 x lebar bendung)

direncanakan menggunakan 2.5 m

Kp = 0.01 Untuk pilar ujung bulat

Ka = 0.10 Untuk pangkal tembok segiempat dg. Tembok

hulu pada 90okearah aliran

(KP.02, hal.40)

Lebar bendung sebenarnya :

dimana : L' = Lebar bendung sebenarnya

B = Lebar bendung

b = Lebar pintu pengurasSt = Jumlah tebal pilar penguras

Sehingga dengan data diatas didapatkan :

L' = 25 - 2.5 - (2 . 1)

= 20.50 m

( )HKaKpNLL +-= 2'

tbBL S--='

tbBL S--='


32/86

Lebar bendung efektif

= 20.50 - 2 (2 . 0.01 + 0.10) He

= 20.50 - 0.24 He

4.1.3 Perhitungan Lebar Pintu Penguras

Kapasitas bangunan penguras tergantung pada banyaknya bahan padat yang dibawa air. Ukuran

minimal dari bangunan penguras minimal sebaliknya ditentukan di laboratorium Hidrolika untu

mendapatkan hasil yang optimal optimal.

Namun yang dipakai pedoman dari lebar bendung penguras adalah :

Pada perencanaan ini dipilih alternatif 3 sebagai dasar perencanaan. Jadi lebar pintu penguras :

B = 1/10 x 25

= 2.5 m digunakan 2.5 m

4.1.4 Perhitungan Tinggi Air diatas Mercu

Bangunan ini direncanakan memakai type bulat, sehingga debit yang melimpah diatas mercu :

Rumus ini digunakan untuk menghitung debit yang melalui bendung tanpa memperhatikan dasar

aliran airnya.

Dimana : Q = Debit rencana yang melewati bendung (m3/detik)

Cd = Koefisien pengaliran

Be = Lebar efektif bendung (m)

He = Total energi diatas mercu (m)

Penentuan besarnya Cd

Harga Cd dipengaruhi oleh beberapa hal antara lain :

1. Kedalaman air disaluran bagian hulu

2. Tinggi puncak bendung dari dasar sungai

3. Tinggi air diatas mercu bendung

4. Kemiringan permukaan bendung dibagian hulu

5. Tinggi muka air dibagian hilir

( )HeKaKpNLL +-= 2'

( )

bendunglebarxb

mb

amabangunanutlebarxb

imum

10

1.3

5,1.2

2

1.1

min

=

=

=

5.1.3

23

2 HeBegCdQ =


33/86

6. Bentuk mercu bendung

Q100= 40 m3/d Be = 20.50 - 0.24 He

Cd = 1.2 ( asumsi awal ) g = 9.8 m/dtk2

Nilai - nilai diatas dimasukan ke rumus debit pelimpah

Setelah dengan trial and error didapatkan nilai

He = 0.9767 m

Pengecekan Cd, dengan mencari koefisien C0, C1, C2. Dimana Cd = C0. C1. C2

C0, Didapatkan dari grafik hal. 44, Kp.02 grafik hubungan He/r dengan C0.

Nilai r untuk pasangan batu kali r = 0.3 - 0.7.He

r = 0.5 He

= 0.488 m

p= tinggi tekanan sampai puncak mercu

= tinggi mercu bendung dibagi dua

= 3.58 m

Pada Kp.02, hal.43 pada perencanaan pdapat diambil setengah dari jarak dari mecu sampai

ke dasar rata-rata sungai (elevasi dasar sungai).

He/r= 2.00

p/ H= 3.660 > 1.5 nilai C0perlu dikoreksi dengan grafik koefisien C1

Dari grafik gambar 45, KP.02, hal 44 didapatkan C0 = 1.19

Dari grafik gambar 46, KP.02, hal 44 didapatkan C1= 1.00

Dari grafik gambar 47, KP.02, hal 45 dengan kemiringan 1 : 1, p/He = 3.66 didapatkan C2= 1.00

Cd = C0. C1. C2

= 1.19 x 1.00 x 1.00

= 1.190 (OK ! )

Maka lebar efektif bendung

L = L' - 2 (N . Kp + Ka) He

= 20,50 - 2 ( 2 . 0,01 + 0,10) He

= 20,50 - 0,24 He

= 20,50 - 0,24 . 0,9767

( )

( )5.25.1

5.1

5.1

5.1

491.09184.4100.40

24.050.200448.200.40)24.050.20.(556.2.8.000.40

24.050.208.93

23

22.100.40

HeHe

HeHeHeHe

HeHe

-=

-=-=

-=


34/86

= 20.266 m

Perhitungan Aliran BalikData - data :

I = 3 . 10

-3

Kedalaman air sebelum dibendung ( h2) = 0.2720 m

Elevasi = 75.2720 m

Tinggi air mak.100 thn sth pembendunga ( He ) = 0.9767 m

h = tinggi air max. mercu + elevasi mercu - elevasi air banjir dihulu sebelum dibendung

= 0.9767 + 82.1500 - 75.2720

= 7.8547 m

Persamanaan panjang aliran balik

Untuk panjang aliran balik, z = 0

Diperoleh persamaan sebagai berikut :

9 . 10-6

X2 - 0.0943 X + 246.7852= 0

X = 5080.00 m

( ) 04

22

=-+- zhIXh

IX


35/86


36/86

0.282 Hd X1.85

= 2 Hd0.85

. Y

He Hd

0.175 Hd x

R=0.2 Hd

R=0.5 Hd Y

Persamaan kemiringan bendung

X1.85

= 2 Hd0.85

. Y


37/86

X1.85

= 2 . (3.928)0.85

. Y

Y = 0.156 X1.85

Tabel perhitungan

Titik X (m) Y(m)

1 0.5 0.043

2 1.0 0.156

3 1.5 0.3304 2.0 0.562

5 2.5 0.850

6 3.0 1.192

7 3.5 1.584

8 4.0 2.027

9 4.5 2.521

10 5.0 3.064

Penampang L in tang Bagian Muka

Ketentuan sebagai berikut :

R = 0.5 Hd = 0.5 . 3.928 = 1.964

r = 0.2 Hd = 0.2 . 3.928 = 0.786

X1= 0.175 Hd = 0.175 . 3.928 = 0.687

X2= 0.282 Hd = 0.282 . 3.928 = 1.108

Penampang li ntang bagian belakang

Bagian belakang titik - titiknya (koordinat) telah dihitung dengan persamaan :

Untuk mementukan lengkung akhir, harus memenihu syarat Dy / Dx = 1 merupakan kemiringan dibawa

ambang rencana.1 : 1, maka

dy/dx = 1.85 . 0.156 X0.85

= 1

X0.85

= 3.465

X = 2.877

Y = 1.102

Jadi batas akhi r lengkung belakang adalah : (2.877 : 1.102)

85.1156.0 XY=


38/86

an

rta


39/86


40/86


41/86


42/86


43/86


44/86


45/86


46/86

4.2 Desain Kolam Olak

Type Kolam Olak berdasarkan bil angan Froude (KP. 04, hal 99)

1. Untuk Fr < 1.7 tidak diperlukan kolam olak; pada saluran tanah, bagian hilir harus dilindungi

dari bahaya erosi, saluran pasangan batu atau beton tidak memerlukan lindungan khusus.

2. Bila 1.7 < Fr < 2.5, maka kolam olak diperlukan untuk meredam energi secara efektif. Pada

umumnya kolam olak dengan ambang ujung mampu bekerja dengan baik. Untuk penurunan

muka air DZ < 1.5 m dapat dipakai bangunan terjun tegak.

3. Jika 2.4 Fr < 4.5, maka akan timbul situasi yang paling sulit dalam memilih kolam olak yang

tepat. Loncatan air tidak terbentuk dengan baik dan menimbulkan gelombang sampai jarak

yang jauh disaluran. Digunakan blok yang berkururan besar (Tipe IV)

4. Kalau Fr > 4.5 ini merupakan kolam olak yang paling ekonomis, karena kolam olak ini

pendek, termasuk kolam olak tipe IIIyang dilengkapi dengan blok depan dan blok halang.

Data - data :

P = 7.150 m

He = 0.9767 m

Q = 40.000 m3/dtk

L = 20.266 m

dengan trial dan error diperoleh :

h = 0.1579 m

Rumus Angka Froude

dimana :

Fr = Angka Froudev = Kecepatan aliran

g = Percepatan gravitasi

yu = Kedalaman air

uyg

vFr=

( )

( )

01986.01267.8

:

266.20.81.9.2

00.409767.0150.7

2

23

2

2

2

=+-

+=+

+=+

hh

persamaandiperoleh

h

g

vhHeP


47/86

Data :

He = 0.9767 m

P = 7.150 m

Persamaan energi :

dimana :P = Tinggi bendung

He = Ketinggian air diatas mercu

yu = Kedalaman air pada kaki pelimpah

v1 = Kecepatan aliran rata - rata pada kaki belakang pelimpah pada saat Q100

Data :

Q = 40.00 m3/dtk

L = 20.266 m

Kecepatan air dihu lu bendung

A = L . (P + He)

= 20.266 . (7.15 + 0.9767 )

= 164.696 m

= 40.00

164.696

= 0.243 m/dtk

Besarnya kecepatan ali ran

= 40.00

20.266 . yu

= 1.974yu

Dari persamaan energi

P + He = yu+ v12/ 2g

7.15 +0.9767= yu + (1.974 / yu)2

19.6

8.1267 = yu + 0.199

gv

yHeP u 2

2

1+=+

uyL

Qv

.1=

A

QVo =

uyL

Qv =1


48/86

yu

yu - 8.1267 yu + 0.199

Dengan trial & error didapat

yu= 0.158 m

Kecepatan air pada penampang 1 (V1)

V1= 1.974

0.158

= 12.492 m/dtk

Mencari Angka Froude

Fr = 10.033 > 4.5 menggunakan Type I I I

Tinggi loncatan air (y2) Persamaan untuk menghitung tinggi loncatan air dapat dihitung dengan rumus :

(KP. 02, Hal 56)

Tinggi loncatan air tersebut ( y2) = 2.1642 m

Kecepatan penampang 2 (V2)

V2= 1.974

2.1642

= 0.912 m/dtk

Maka :

Persamaan energi :

[ ]

[ ]

my

y

y

Fry

y

1642.2

6976.0158.0

1)033.10(.812

1

158.0

1812

1

2

2

22

2

1

2

=

=

-+=

-+=

( )m

g

V0424.0

8.9.2

912.0

2

22

2 ==

fH

g

vyHeP D++=+

2

2

2

2

033.10

158.0.81.9

492.12

.

1

=

=

=

uyg

VFr


49/86

8.1267 = 2.1642 + 0.0424 + DHf

DHf = 5.920 m

Elevasi dasar kolam olakan

elevasi dasar kolam = elevasi mercu + He - v12

- yu

2 g

= 82.15 + 0.9767 - 7.961 - 0.158

= 75.0077 m

Untuk mendapatkan panjang kolam olakan

L = 2.7 . y2 n = yu(18 + Fr)

18

= 2.7 . 2.1642 = 0.158 (18 + 10.033)

18

= 5.84334 m = 0.246 m

= 6.00 m (KP. 04 Hal. 105)

Jadi panjang kolam olakan = 6.00 m

Desain Lengkung Bendung Untuk batu kali, jari - jari mercu bendung berkisar dari 0.3 sampai 0.7 Hmax(He)

(KP. 02 Hal. 42) diambil 0.5

R = 0.5 . 0.9767

= 0.488 m

Perbandingan bangunan peluncur = 1 : 1

Tinggi mercu = 7.150 m (Gb. Di KP. 04, Hal 105))

n3= yu (4 + Fr) (KP. 04. Hal 105)

6

= 0.475 m

Mencari nilai Hd

Hd = He - v02

; v0= Q / A

2 g A = L ( P + Hd )

v0= Q

L ( P + He - v02/ 2 g )

= 40.000

20 ( 7.15 + 0.9767 - v02/ 19.6 )

Di peroleh persamaan :

v03- 159,347v + 39.215 = 0

Dengan cara trial and error di dapat

v0= 0.247


50/86

Sehingga :

Gambar kolam olak keseluruhan

=0.003 m

DH

rV1

VoV2

g

v

2

2

0

mHe 9767.0=

my u 158.0=

my 1642.22 =

g

v

2

2

2

my 00.67.2 2 =

mP 15.7=

00.0.2

2

0=

g

v

mHd 9737.0=


51/86

lebar kolam olak = 20.19 m

Blok Muka

jumlah = 64 buahjarak = 0.16 m

tinggi = 0.16 m

Blok Halang

jumlah = 28 buah 1.77

jarak = 0.36 m 5.84

tinggi = 0.475 m

jarak datar pd blok = 0.09 m

Ambang Ujungtinggi = 0.25 m


52/86


53/86


54/86


55/86


56/86


57/86

0.17808

20.0875


58/86

4.3 Desain Apron

data - data :

- Elevasi air dihulu pada saat banjir = 83.127 m

- Elevasi dihilir pada saat banjir = 77.207 m

- DH banjir = 5.920 m

- Elevasi air normal dihulu = 82.150 m

- Elevasi lantai dasar = 75.000 m

- DH normal = 7.150 m

Panjang Creep L ine

LH= 1.3+6+2+1.7+2+2+1+1+1+1+1+1

= 20.00 m

LV= 2+1+2+1.5+1+0.5+2+1+1+1+1+1+2

= 17.00 m

Harga minimum angka rembesan Lane (CL) unuk berbagai kondisi tanah.

Harga CL untuk lempung = 3.00

Z merupakan perbedaan muka air dihulu dan hilir bendung = 5.920 m

Maka harga Creep L ine

CL = LV + (1/3 . LH)

Z

= 3.998 > 3.00 (OK ! )

Dimana :

CL = angka rembesan lane

LV= Jumlah panjang vertikal (m)

LH= Jumlah panjang horizontal (m)

Z = Beda tinggi muka air (m)

4.3.1 Perhitungan Blok Muka Dan Belakang

Sumber : KP dan Perencanaan Hidraulis ( Hal 59 )

Diketahui : Panjang Kolam olak = 6 m2,7 x = 6

x = 2.222 = y2

Jarak blok penghalang dari blok muka :

0,82 x = 0,82 . 2.222

0,82 x = 1.822 m

Jarak blok penghalang dari ambang ujung


59/86

6 - 1.822 = 4.178 m

Dari perhitungan Fr = 10,033 > 4,5 ( USBR type III )

Dari perhitungan sebelumnya didaapat nilai n = 0,246 m

mn

Fryn

3695,0

6

)4(

2

12

=

+=


60/86

4.4 Desain Tinggi Jagaan

Tinggi jagaan pada bangunan pelimpah / bendung direncanakan untuk menghindari adanya

limpasan ombak, maupun benda - benda padat yang terapung pada aliran.

Tinggi jagaan adalah jarak vertikal dari muka air sampai keujung dinding.

Perhitungan untuk memperoleh tinggi jagaan digunakan rumus :

Fb = 0.6 + 0.0037 . V . d1/3

dimana :

Fb = Tinggi jagaan (m)

v = Kecepatan aliran (m/dtk)

d = Kedalaman air (m)

Desain Jagaan Pada Kolam Olakan

Kecepatan aliran pada kolam olak (v2)

v2 = 0.912 m/dtk

d2 = 2.1642 m

Fb = 0.6 + 0.0037 (0.912) . (2.1642)= 0.604 = 0.60 m

Tinggi Jagaan pada Chute

Kecepatan aliran pada chute (penampang 1)v1= 12.492 m/dtk

d1= 0.158 m

Fb = 0.6 + 0.0037 (12.492) (0.158)

= 0.625 m

Tinggi Jagaan pada Upstream Bendung Kecepatan aliran pada upstream (vo)

vo = 0.246 m/dtk

Hd = 0.974 m

Fb = 0.6 + 0.0037 (0.246)(0.9737)

= 0.601 m = 0.60 m


61/86

4.5 Desain Pintu Pengambilan

Pintu pengambilan adalah pintu tempat masuknya air untuk dialirkan kesaluran primer. Ukuran

dari pintu harus sesuai dengan debit rencana untuk saluran irigasi

Dimensi pintu Pengambilan

dimana

Q = Debit rencana yang masuk untuk saluran irigasi

m= Koefisien debit (diambil 0,8)

b = Lebar bukaan

a = Tinggi bukaan

g = Percepatan gravitasi = 9,8 m/dtk

z = Kehilangan tinggi energi pada bukaan diambil 0,2 m

Elevasi dasar bangunan pengambilan sebaiknya 0.2 m diatas muka kantong dalam

keadaan penuh guna mencegah pengendapan partikel sedimen didasar pengambilan

itu sendiri ( Petunjuk Teknis Perencanaan Irigasi, Hal.77) data - data

- Kebutuhan air tanam = 1.4 lt/dtk/Ha

- Luas daerah irigasi = 500 Ha

- Debit yang dibutuhkan seluruhnya = q . A . 120 %

Kapasitas pengambilan sekurang- kurangnya

120 % dari kebutuhan pengambilan guna me-

nambah fleksibilitas agar dpt memenuhi kebu-

tuhan yg lbh tinggi selama umur proyek.

(KP. 02, hal 84)

= 840 l/dtk = 0.84 m /dtk

- m = 0.8 - Tinggi bersih bukaan pintu direncanakan 0.8 m

- Lebar bersih bukaan pintu direncanakan = 1 m

Maka :

Q = 0.8 . 1 . 0.8 (2 . 9.8 . 0.2)

= 1.267 m /dtk

Sedang debit yang dibutuhkan 0.84 m /dtk < 1.267 m /dtk jadi perencanaan memenuhi

zgab

vAQ

..2..

.

m=

=

zgabQ 2.m=


62/86

4.5.1 Kapasitas bangunan pengambil

Berdasarkan data perencanaan yang ada maka kapasitas bangunan pengambilan direncanakan

melebihi Qrencanayaitu direncanakan 1.267 m /dtk

Tinggi bersih bukaan = 0,8 m

Bila direncanakan untuk 2 bukaan pintu, maka masing - masing tingginya = 0.4 m, dengan lebar

bukaan masing - masing 1,0 m. Karena dibuat dua pintu bukaan maka harus ada pilar pemisah

ditengahnya dan direncanakan tebal pilar = 0.5 m

Jadi lebar total pintu pengambilan = (1 . 2) + 0.5 = 2.5 m

4.6 Desain Pintu Pembilas

Air yang mengalir pada sungai yang akan dibangun bendung banyak mengandung / membawa

sedimen. Agar sedimen - sedimen ini tidak memasuki intake maka perlu diadakan pembilasan /.

penggelontoran.

Dalam penggelontoran ini sedimen yang mengendap dibuang ke sungai utama.

Untuk melaksanakan pembilasan ini diperlukan bangunan pembilas.

Kecepatan pintu pembilas

dimana :c = koefisien, harga tergantung jenis sedimen. Untuk lempung = 3

d = diameyer maksimum sedimen untuk lempung = 0.02 mm

= 0.02x10-3

m

Kecepatan recana yang diperlukan selama pembilasan dapat diambil 0.0064 m/dtk.

dan besarnya kecepatan hendaknya selalu dibawah kecepatan kritis, karena kecepatan superkritis

akan mengurangi efektivitas proses pembilasan. (KP. 02, hal.148)

Kedalaman kritis Kecepatan kritis Debit rencana tiap meter lebar (q)

dimana :

q = Debit rencana permeter lebar (m /dtk/m')

L = Lebar pintu penguras = 2.5

q = 0.336 m /dtk/m'

hc = 0.226 m

Vc = 2.213 m/dt > 0.006 m/dtk

3

2

g

qhc =

hcgVc .=L

Qq=

dcv .5,1=

dtkmv

v

/0064,0

10.02,0.3.5,1 3

=

= -


63/86

Karena kecepatan kritis melebihi kecepatan pembilas maka kecepatan kritis telah memenuhi

4.6.1 Kemiringan Lantai Penguras

Untuk mempertahankan agar Vkritis tetap mempunyai nilai sebesar 3.11 m/dtk, maka kemiringan

lantai penguras harus dihitung.

Perhitungan menggunakan rumus Manning

V = 1/n . R1/3

. S1/2

dimana :

V = Kecepatan pada saat pembilasan (m/dtk)

n = Koefisien kekasaran = 0.004

R = Jari - jari hidrolis (m) = 0.226 m

S = Kemiringan dasar saluran = 0.003

Pada saat R = hc, maka V = Vc

Vc = Vg . hc

V = 1/n . R1/3

. S1/2

S = 9.8 . 0.0042

= 0.0003

0.2261/3


64/86

4.7 Desain Kantong Lumpur

Pengertian kantong lumpur adalah suatu bangunan pelengkap yang mempunya i fungsi untuk

mengendapkan lumpur yang masuk ke saluran

Kantong lumpur ditempatkan dibelakang pintu intake kemudian hasil pembilasan lumpur dibuang

melalui saluran buang.

Langkah - langkah perencanaan

1. Menentukan ukuran partikel 2. Menentukan volume kantong lumpur yang diperlukan

3. Membuat perkiraan awal luas rata - rata permukaan kantong lumpur dengan rumus :

LB = Q/W

dimana :

L = Panjang kantong (m)

B = Lebar rata - rata profil pembawa (m)

Q = Kebutuhan pengambilan rencana (m /dtk)

W = Kecepatan endap partikel rencana (m/dtk)

4. Menentukan kemiringan energi dikantong lumpur selama eksploitasi normal.Vn = Ks . Kn

2/3 . Sn

1/2

Qn = Vn . An

dimana :

Vn = Kecepatan rata - rata selama eksploitasi (m/dtk)

Ks = Koefisien kekasaran

Rn = Jari - jari hidrolis

Sn = Kemiringan energi

An = Luas penampang basah

5. Menentukan kemiringan energi selama pembilasan dengan kolam dalam keadaan kosong

dengan rumus Strikler.

Vs = Ks . Rs2/3

. Ss1/2

Qs = Vs . As

dimana :

Vs = Kecepatan rata - rata selama pembilasan (m/dtk)

Ks = Koefisien kekasaran

Rs = Jari - jari hidrolis

Ss = Kemiringan energi

An = Luas penampang basah

Qs = Debit untuk membilas

As = Luas penampang basah


65/86

6. Menentukan dimensi dan elevasi kantong lumpur

7. Pengecekan apakah pembilasan memungkinkan dilaksanakan pd saat debit banjir disungai

sebesar Q1/5

8. Bila nomor 7 memenuhi, maka efisiensi pengendapan pertikel sedimen dicek dengan

menggunakan diagram dramp

Perencanaan sebagai berikut :

1. Ukuran partikel rencana

Dimisalkan sample yang diambil pada kali sedimen rata - rata berukuran 70mm = 7 . 10- m Sedimen itu terangkut oleh aliran sungai sebagai sedimen layang.

2. Diasumsikan bahwa air yang dielakan mengandung 0,05 sedimen yang harus diendapkan dalam

kantong lumpur.

Volume kantong lumpur V bergantung pada jarak waktu pembilasan.

V = 0.0005 . Qn . T

Bila pembilasan dilakukan seminggu sekali, sedang debit pengambilan rencana = 0.840 m3/dtk,

maka volume kantong lumpur.

V = 0.0005 . 0.840 . 7 . 24 . 3600

= 254.02 m

dari grafik hubungan antara kecepatan W dgn diameter butir partikel d, kecepatan endap bisa

diketahui :

- diameter partikel (d) = 7 mm = 0.07 mm

- partikel berupa lempung

Fb = C (a . b)1/2

a,b,c = Tiga sumbu butir yang saling tegak lurus

a = besar b = sedang c = kecil

- unsur lempung Fb = (Faktor bentuk) = 0.07 mm

- berdasarkan data tersebut maka dari grafik 3.5 Petunjuk Teknis, hal. 64 didapat kecepatan

endap partikel.

W = 4 m/dtk = 0.004 ma a :

LB = Qn/W

= 210

Karena L/B > 8, maka L/B = 8 L = 8 B

L . B = 210

8 B.B = 210

B = 26.250

B = 5.123 m

@ 5 m

L (5) = 210

L = 42 m


66/86

3. Penentuan Sn

Kecepatan aliran yang tidak menimbulkan adanya endapan tetapi tumbuhan air tidak bisa

tumbuh, besarnya sekitar 0.4 m/dtk.

Luas penampang basah (An)

An = 0.84

0.4

= 2.100 m

Dengan harga B = 5.0 m, maka kedalaman air hnadalah :hn= An = 2.100

B 5

= 0.42 m

4. Kemiringan talud direncanakan 1 : 1, maka lebar dasar saluran b dapat dihitung :

bn1= B - 2 (hn/2) bn2= B + 2 (hn/2)

= 5 - 2 (0.42/2) = 5 + 2 (0.42/2)

= 4.58 m = 5.42 m

@ 5 m = 6 m

Penampang melintang kantong lumpur pada saat penuh

bn2= 6

hn = 0.42

hs = 0.25

bn1= 5

Keliling basah (Pn) Jari - jari hidrolis (Rn)

Pn =b + 2 h (2) Rn = An / Pn

= 5 + 2 . 0.42 (2) = 2.100

= 6.188 m 6.188

= 0.339 m

Sehingga :

Vn = K . R. Sn

Sn = 0.00033

2

322 .

=

RKVnSn


67/86

Penentuan Ss (pada saat pengambilan, kantong lumpur dalam keadaan kosong kecepatan aliran

pada saat pembilasan "(Vs) direncanakan sebesar 0.8 m/dtk

Maka debit untuk pembilasan Qs Penampang basah pada saat pembilasan As

Qs = 1.2 Qn As = Qs/Vs

= 1.008 m /dtk = 1.26 m

Lbr dsr (bs) = bn1 = 5.00 m Keliling penampang basah pd saat pembilasan(Ps)

As = bs . hs Ps =bn1+ 2 hs

hs = As/bs = 5.50 m= 0.252 m

Jari - jari hidrolis

Rs = As/Ps

= 0.229 m

Untuk pembilasan, koefisien kekasaran diambil 40 m /dtk, maka besarnya kemiringan saluran

pada saat pembilasan

Ss = Vs

Ks . Rs2/3

= 0.010

Pada saat pembilasan harus diusahakan kecepatan alirannya dalam sub kritis (Fr < 1), hal ini untuk

menghindari terangkutnya saluran akibat kecepatan aliran.

= 0.955 < 1.00 OK !

Panjang Sand Trap

Volume sand trap yang diperlukan

V = 254.02 m3

Rumus volume sand trap

V = (hs . b . L) + 1/2 . (L . Ss - L . Sn) . b . L

254.02 = (0.252 . 5 . L) + 1/2 (0.01 L - 0.00033 L) . 5 . L

254.02 = 1.26 L + 0.0242 L2

L = 79.676 m

@ 80.000 m

hn = 0.42 m

hs = 0.252 m Sn = 0.00033

Ss = 0.010 h = (Ss . L - Sn . L)

L = 80.00 m

hsg

VsFr

.=


68/86


69/86

BAB V

STABILILTAS BENDUNG

U/ mengetahui keamanan dari tubuh bendung harus diadakan analisa stabilitasnya. Dlm analisa stabilitas

bendung dilakukan kontrol terhadap :

- Guling

- Geser- Daya dukung tanah

Dalam perhitungan ditinjau duan keadaan

- Keadaan normal

- Keadaan gempa

Rumus - rumus anali sa stabil itas

1. Stabilitas terhadap guling (KP. 02, hal 123)

- Keadaan normal

- Keadaan gempa/ekstrem

dimana :

SF = Angka keamanan

SMT = Jumlah momen penahan

SMg = Jumlah momen guling

2. Stabilitas terhadap geser (KP. 02, hal . 122)

- Keadaan normal : SF > 2.00

- Keadaan gempa : SF > 1.25

dimana :

SF = Angka keamanan

f = Koefisien geser : tg f

SV = Jumlah gaya vertikal

C = Kohesi tubuh bendung = 0 (ton/m )

f= Sudut geser dalam tanah (o

)

5.1>SS

=Mg

MTSF

25.1>S

S=

Mg

MTSF

H

CAvfSF

S+S

= .


70/86

3. Stabilitas terhadap gaya dukung tanah

Bila :

Maka :

Bila :

Maka :

dimana :

e = Eksentrisitas akibat beban yang bekerja

SM = SMt - SMg (ton)

SV = Jumlah gaya - gaya vertikal

B = Lebar dasar pondasi (m)

A = Luas dasar pondasi (m )

s = Daya dukung yang diijinkan (t/m2)

Dasar perhi tungan pembebanan dapat diuraikan sebagai berikut :

1. Tekanan air

Pd Ps Pw

a. Tekanan air statis

dimana :

Pw = Tekanan air statis (ton)

gw = Berat jenis air (ton/m )

H = Kedalaman air (m)

Y = Jarak tekanan (Pw) dari dasar dalam (m)

62

LL

V

Me


71/86

b. Tekanan air dinamis

dimana :

Pd = Tekanan air dinamis (ton)


Kh = Koefisien gempa horizontal (0.15)

H = Kedalaman air (m)

Y = Jarak tekanan (Pd) dari dasar (m)

c. Berat air sendiri

dimana :

W = Berat air (ton)


V = Volume air

d. Berat sedimen

dimana :

Ps = Tekanan sedimen

Cs = Koefisien tekanan tanah

H = Tinggi sedimen

gsat= Berat jenis tanah jenuh air (ton/m )

2. Berat sendiri

3. Tekanan tanah

W

H

Pa

KhHPd w ...21 2g= HY 5

2=

VW w .g=

[ ] 2

.121 HCssatPs -=


72/86

Sketsa tekanan tanah

dimana :

Pa = Tekanan tanah (ton)

H = Tinggi tanah (m)

gt = Berat jenis tanah (ton/m3)

Ka = Koefisien tekanan tanah aktif = (1-sin f) / (1+sinf)

f= Sudut geser dalam tanah

4. Tekanan UP Lipt

dimana :

Pu = Tekanan Up Lipt

m= Koefisien

H = Tinggi air

A = Luas penampang permeter lebar

5. Gaya akibat pengaruh gempa a. Berat sendiri

We= W . C

dimana :

We = Berat akibat gempa (ton)

W = Berat bahan (ton)

b. Tekanan tanah

Pa' = 1/2 . H . gt . Ka'

dimana :

Pa' = Tekanan tanah akibat gempa (ton)

H = Tinggi tanah (m)gt = Berat isi tanah (ton/m )

Ka' = Koefisien tanah pada kedalaman gempa

dimana :

a= Sudut inklinasi material

q= tg-

K

K = Ch/(1 - CV)

CV = Koefisien gempa arah vertikal = 0Ch = Koefisien gempa arah horizontal = 0.15

f= Sudut geser dalam tanah

KaHtPa ...2

1 2g=

AHPu ...2

1 m=

( ) ( ) ( )( ) ( ) faqaq

faqaq

q

aq

CosCosCos

CosCosCos

Cos

CosKa

-+++

-+-++=

2

2

3'


73/86


74/86


75/86


76/86

Perhitungan Up Lift

Konstruksi bendung pada waktu air banjir

Rumus : (KP. 02, hal 116)

gw= 1 t/m3

dimana Px = Gaya angkat pada x (t/m3

)L = Panjang total bidang kontak bendung dan tanah bawah (m)

Lx = Jarak sepanjang bidang kontak dari hulu sampai x (m)

DH = Beda tinggi energi (m)

Hx = Tinggi energi dihulu bendung (m)

Titik Hx Lx L H Px

(m) (m) (m) (m) (t/m )

1 7.15 0.0 14 5.92 7.150

2 8.65 2.5 14 5.92 7.593

3 8.65 5.0 14 5.92 6.5364 7.65 6.5 14 5.92 4.901

5 7.65 8.5 14 5.92 4.056

6 9.65 9.0 14 5.92 5.844

7 9.65 11.0 14 5.92 4.999

8 8.15 11.5 14 5.92 3.287

9 8.15 13.5 14 5.92 2.441

10 8.65 14.0 14 5.92 2.730

11 8.65 16.0 14 5.92 1.884

12 9.65 17.5 14 5.92 2.250

13 9.65 18.5 14 5.92 1.82714 7.15

cw= 2.74965

Panjang Rembesan

TITIK GARIS Vertikal Horizontal 1/3 H lw DH H Px = H - H

( m ) ( m ) ( m ) ( m ) ( kN/m2) ( kN/m

2) ( kN/m

2)

A 0.0000 0.0000 7.1500 7.1500

A - B 2

B 2.0000 0.7274 9.1500 8.4226

B - C 1 0.4333

C 2.4333 0.8849 9.1500 8.2651

wHL

LxHxPx g

D-= .

cw

lwH=D


77/86

C - D 1

D 3.4333 1.2486 8.1500 6.9014

D - E 6 2.0000

E 5.4333 1.9760 8.1500 6.1740

E - F 2

F 7.4333 2.7033 10.1500 7.4467

F - G 2 0.6667

G 8.1000 2.9458 10.1500 7.2042

G - H 2H 9.6000 3.4913 8.6500 5.1587

H - I 2 0.5667

I 10.1667 3.6974 8.6500 4.9526

I - J 1

J 11.1667 4.0610 9.6500 5.5890

J - K 2 0.6667

K 11.8333 4.3035 9.6500 5.3465

K - L 1

L 12.3333 4.4853 10.1500 5.6647

L - M 2 0.6667

M 13.0000 4.7278 10.1500 5.4222

M - N 2

N 15.0000 5.4551 8.1500 2.6949

N - O 1 0.3333

O 15.3333 5.5764 8.1500 2.5736

O - P 1

P 16.3333 5.9400 9.1500 3.2100

P - Q 1 0.3333

Q 16.6667 6.0613 9.1500 3.0887

Q - R 1

R 17.6667 6.4249 8.1500 1.7251R - S 1 0.3333

S 18.0000 6.5462 8.1500 1.6038

S - T 1

T 19.0000 6.9098 9.1500 2.2402

T - U 1 0.3333

U 19.3333 7.0311 9.1500 2.1189

U - V 1

V 20.3333 7.3947 8.1500 0.7553

V - W 1 0.3333 .

W 20.6667 7.5160 8.1500 0.6340

W - X 1

X 21.6667 7.8796 9.1500 1.2704

X - Y 1 0.3333

Y 22.0000 8.0009 9.1500 1.1491


78/86


79/86

5.1 Perhitungan Stabilitas Bendung

Untuk mengetahui keamanan dari tubuh bendung harus diadakan analisa stabilitasnya. Dalam

bilitas bendung dilakukan kontrol terhadap guling, geser, dan daya dukung tanah.

Dengan data - data sebagai berikut :- CL untuk lempung = 3.0

- berat volume tanah = 1.9

- sudut geser dalam (f) = 30o

(KP. 02, hal 110)

Gaya - gaya yang bekerja pada tubuh bendung adalah :

- Tekanan air (w)

- Beban mati (G)

- Tekanan lumpur (sedimen) Ps

- Tekanan tanah (P)

- Tekanan Up Lift (U)

Selama terjadi banjir rencana (Q100) = 40.00 m3/dtk, maka air dihulu bendung elevasinya 83.

Perhitungan :

Ka = 1 - sin q = 1 - sin 30 = 0.333

1 + sin q 1 + sin 30

Kp = 1 + sin q = 1 + sin 30 = 3.000

1 - sin q 1 - sin 30

gt = 1.9 t/m3

gpasangan batu kali = 2.2 t/m3

gL= gt- gw

= 0.9


80/86


81/86

5.2 Kontrol Stabilitas Untuk Kondisi Banjir

> Momen Guling

SMT > 1.5

SMG

397.218 > 1.5

154.9102.564 > 1.5 (OK ! )

> Momen geser

SV. F > 2.0 Nilai f untuk lempung = 0.5 (KP.02, hal. 121)

SH

2.302 > 2.0 (OK ! )

> Daya dukung tanah

s pasir = 3 t/m2

= 0.763 < 1.28333

= 2.813 t/m2

< 3 t/m2

Gaya Horizontal dan Momen Guling dari tubuh Bendung

Notasi Berat Koefisien gaya Lengan Momen

gempa guling

Ge1 5.819 0.15 0.873 8.267 7.216

Ge2 7.590 0.15 1.139 8.267 9.412

Ge3 25.300 0.15 3.795 5.000 18.975Ge4 33.000 0.15 4.950 5.000 24.750

62

LL

V

Me


82/86

Ge5 57.200 0.15 8.580 4.167 35.753

Ge6 13.750 0.15 2.063 1.250 2.578

Ge7 4.400 0.15 0.660 2.000 1.320

Ge8 6.600 0.15 0.990 1.750 1.733

Ge9 8.800 0.15 1.320 1.500 1.980

Ge10 11.000 0.15 1.650 1.250 2.063

26.019 105.779

SHge= 26.019 tm

SMGe= 105.779 tm

SH= SGGe + SH

= 26.019 + 11.971

= 37.990 tm

SMG(total) = SMGe + SMG

= 105.779 + 154.910

= 260.688 tm

5.3 Kontrol Stabilitas terhadap gempa

> Momen Guling > Momen geser

SF = SMT > 1.25 SF = SV > 1.25

SMG(total) SHge

SF = 397.218 > 1.25 SF = 55.123 > 1.25

260.688 11.971

SF = 1.524 > 1.25 (OK) SF = 4.605 > 1.25


83/86

nalisa sta -

27


84/86


85/86


86/86

(OK)

Tugas Irigasi Kantong Lumpur

Documents

Transcript of Tugas Irigasi Kantong Lumpur